骨缺损修复生物工程研究进展

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1、骨缺损修复生物工程研究进展中国骨质疏松杂志2014-09-14发表评论分享作者：西藏民族学院医学院高原环境与疾病相关基因研究实验室 郭宜姣骨缺损在临床上发病率较高，其治疗是骨科重要的技术问题。骨缺损治疗虽然可采用骨移植、组织工程技术、膜引导性组织再生技术、基因疗法等，但没有彻底的进行骨缺损修复的方法，为了对临床工作有启发和借鉴，本文将近些年应用的一些生物工程新技术进行综述。骨移植对骨缺损的修复移植骨来源分为自体骨、异体骨和人工骨，自体骨最常用，人工骨最少用。近年来研究表明骨移植在某些方面亚于生物材料而

2、多用于不负重缺损部位。自体骨移植要选择骨源充足，符合缺损部位骨强度，血管供应丰富以及骨诱导能力强的移植骨。其移植优势在于能尽早填补骨缺损，没有免疫反应。骨源主要是松质骨和带血管腓骨，一般不选用单纯皮质骨，虽其早期有良好支撑作用，但几乎没有骨诱导能力。而自体带血管骨移植是骨折愈合的一个里程碑，它使爬行替代的传统愈合方式转向一般骨折愈合，如带血管的腓骨移植应用相对较多，腓骨血管口径粗术中方便吻合。但有可能引起供骨部位的不同程度损伤，如线性结构的不完整造成的骨折。松质骨移植多取自身骨盆骨，如髂骨，安全，费用

3、不高，有利于移植后营养物质的渗透播散和微血管的吻合，但是其在血管，新骨生成、后期生活质量(如髋骨移植造成的移植部位神经损伤和长期的疼痛)以及美观上尚有不足。目前关于何时进行自体骨移植还没有具体定论，但是有学者认为应该尽早进行。异体骨移植可解决骨源问题，尤其在有骨库的欧洲，异体骨多被制备为新鲜冷冻骨及冻干骨保存以备不时之需。同时异体骨可提供骨传导支架填补骨缺损并保留大部分骨诱导蛋白成分，却带来了较强的免疫反应(高分化的异体骨细胞，缺乏基质成分，组织相容性较弱)，其中以骨髓的免疫反应最强(在一定程度上会削

4、弱骨诱导和骨生成)，需要术前术后长期使用免疫抑制药物，会限制异体骨移植的临床应用和效果。Riggenbach等报道对19例锁骨骨折骨不愈合患者采用切开复位内固定结合异体骨移植治疗，16例患者达到临床治愈，提示异体骨移植对此类病例的效果尚好。有人做了异体移植骨的基础上覆盖骨膜瓣的临床试验，想解决成骨不良或者溶骨过快的问题，效果不尽人意。胚胎骨移植是异体骨移植较好的应用领域，胎儿血中含有大量的免疫抑制因子能弥补异体骨移植造成的免疫排斥问题。另外胚胎骨缺乏板层骨，骨小梁吸收腔较大，基质充分，有利于血管长入和

5、间充质细胞填塞从而诱导骨能力较好。低分化的细胞成分具有极强的生命力，有机质含量较成人丰富，提供较好的骨生长环境，所以胚胎骨移植也会是一种有前景的异体骨移植。骨组织工程与基因工程的应用自体和异体骨移植技术不同程度的修复了骨缺损，仍达不到最理想的修复层次，目前研究最热门的是骨组织工程联合前沿的生物材料和细胞生物学技术试图达到理想层次骨修复，将损失减少到最小。组织工程修复骨缺损进展骨组织工程可追溯到urist1965年报道的用DBM(骨形态发生蛋白)诱导间充质细胞形成进而分化为成骨细胞。直到1987年在美国

6、纽约的学术会议上才正式提出组织工程学定义，其目的和意义是在细胞水平和分子水平构建具有生命力的细胞生物材料复合体，从形态、结构和功能上对缺损或功能障碍的组织、器官进行永久性地置换及替代，实现组织器官的形成及再生。组织工程学的不断创新使骨缺损的研究有了突破，使得骨移植后有骨生成、骨诱导、骨重建、骨修复作用。目前，骨组织工程学有不同的复合形式，生物材料复合成骨细胞和生长因子则是近年来的研究热点。近年来骨组织工程所用的生物材料也是多种多样，各具特点，与骨组织工程、基因工程联合应用研究越来越多，可以做到互补。如

7、陶瓷材料的生物力学性能和骨诱导不足可以被转基因处理的细胞分泌生长因子所弥补，生物材料可增加骨传导和稳固性，提供适宜的环境促进细胞增殖与分化。Dupont等用合成支架涂层联合腺病毒承载的BMP-2用于修复骨缺损，结果显示复合生物材料脱细胞移植有良好的骨诱导能力。生物陶瓷独特的多孔结构模拟骨松质可以加速缺损部位的血管化有利于运输营养，加上生物材料本身不同程度的可溶性和降解性，可有不同时间段的吸收后骨重建。目前，研究最多的陶瓷材料是多孔性的羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，它同生物玻璃都属于

8、活性生物陶瓷。由于HA的强度并不高，多用于强度较低的骨缺损修复，如颌面部外伤缺损。珊瑚是HA的代表，近年来仅作为填充物应用于临床，而忽视了其可作为生物工程支架和载体的作用。另外一种广泛应用的是β-磷酸三钙(β-TCP)，其最大的优势是植入机体后生物相容性好，所以也称为生物吸收性材料，局部反应和全身毒性反应都比较少见，降解的速度也较HA较快(主要与TPC的表面结构，晶体类型与比例，孔隙率和临床科研的动物有关)。孔隙率是75%的TPC是最好的骨替代材料，但同